UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU Faculdade de Tecnologia e Ciências Exatas 6AEENET – Engenharia Elétrica – EletrotécnicaSISPROT - SISTEMAS DE PROTEÇÃO Prof. Romildo de Campos Paradelo Junior PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES FUNÇÃO ANSI 87 T - DIFERENCIAL DE TRANSFORMADORES Bruno César RA: 200911021 Denis Marangon RA: 200603617 Paulo Sebulka RA: 200905048 Rennan Donega RA: 201003865 Thiago Pereira RA: 200701486 Novembro / 2015
Trabalho sobre Proteção de Transformadores 87T - Universidade São Judas Tadeu - Engenharia Elétrica
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UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEU NOVEMBRO / 2015
1.0 INTRODUÇÃO
Este trabalho tem por objetivo descrever o funcionamento da proteção ANSI 87T(diferencial de transformadores) a partir da análise de dois relés de mercado que atendam aesta aplicação.
2.0 TRANSFORMADORES DE POTÊNCIA
De acordo com a Associação Brasileiro de Normas Técnicas (ABNT), um transformador édefinido como um equipamento elétrico estático que, por indução eletromagnética,transforma tensão e correntes alternadas entre dois ou mais enrolamentos, sem mudança de
frequência.No mercado há dois tipos de transformadores de potência que se diferem basicamente
quanto ao seu meio isolante:
Transformadores à seco: possuem seu bobinado encapsulado em resina isolante. Apresentam menor dimensão e são recomendados para instalações internas queexigem segurança e confiabilidade, logo que não utilizam óleo isolante. Este tipode transformador possui limitações de potência e tensão (20MVA e 34,5kV),além do custo mais elevado que os transformadores a óleo.
Transformadores a óleo: sistema isolante composto por uma parte sólida entre as
espiras da bobina (papel isolante) e uma parte líquida (óleo isolante), esteconjunto tem a função de garantir a rigidez dielétrica e mecânica do bobinado.
Os transformadores a óleo são os mais comuns e amplamente utilizados em diversasáreas.
3.0 PROTEÇÃO DE TRANSFORMADORES
A proteção de transformadores de potência é, em geral, constituída de relés desobrecorrente, dotados de unidades 50/51 e 50/51N, relés diferenciais de sobrecorrente, asproteções intrínsecas, além das proteções de sub e sobretensões.
A proteção de sobrecorrente pode ser instalada tanto do lado da alta quanto da baixatensão do transformador, entretanto este tipo de proteção não é a mais adequada quandoutilizada sozinha pois no caso de uma falha interna do transformador, na forma de um curto-circuito com corrente de pequeno valor, o relé de sobrecorrente instalado no primário nãoserá suficiente para sensibilizar o sistema de proteção, podendo tornar o dano aotransformador de maior intensidade. Para situações como estas, o relé adequado é odiferencial de corrente (87T), objeto da análise neste trabalho.
4.0 DIFERENCIAL DE TRANSFORMADORES (ANSI 87T)
Basicamente o trabalho dos relés diferenciais é fazer a prova real da relação detransformação do elemento protegido. Ou seja, no caso do transformador o dispositivodiferencial compara as correntes de entrada e saída, caso a relação entre elas não seja iguala relação de transformação do trafo, o relé diferencial atuará abrindo o circuito para
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preservar o equipamento e conservar a estabilidade e qualidade da energia elétricafornecida.
A proteção diferencial só atua dentro da zona delimitada pelos TCs de proteção. Essafilosofia se baseia no esquema de ligação dado na figura abaixo.
A operação do relé depende exclusivamente da diferença vetorial entre as correntescirculantes I1 e I2. A atuação ocorre se a corrente diferencial (i1-i2) for superior a um valorestabelecido.
Existem dois tipos de Relés Diferenciais, conforme descrito a seguir.
4.1 RELÉS DIFERENCIAIS COMUNS (AMPERIMÉTRICO)
Trata-se de um relé de sobrecorrente (50 ou 51) conectado diferencialmente,executando a função diferencial 87, onde a proteção é delimitada pelos TCs, conformeesquema anterior.
Este tipo de ligação pode apresentar aspectos econômicos que viabilizem a aplicaçãocom relés de sobrecorrente temporizados, geralmente com unidade instantânea incorporada,tendo um alto ajuste de corrente, porém os relés diferenciais comuns são pouco utilizados,principalmente em transformadores, devido aos seguintes problemas técnicos:
Casamento imperfeito dos TCs; Saturação dos TCs; Falsa atuação quando a falha é fora da zona de proteção, porém próxima dos
TCs; Corrente de “inrush” (magnetização); Corrente de excitação excessiva quando o transformador é superexcitado; Efeito da mudança de tape do transformador.
Para contornar estes problemas é recomendável a utilização de uma conexão menossensível, ou seja, menos susceptível de falsas operações. Nestes casos utiliza-se a proteção